从Linux源码看Socket(TCP)的Accept

从Linux源码看Socket(TCP)的Accept

在计算机网络中，Socket是用于实现网络通信的基础组件之一。在TCP/IP协议族中，Socket是一种面向连接的通信对策。在Linux系统中，Socket编程广泛应用于网络编程领域。本文将深入分析Linux源码中Socket(TCP)的Accept函数的实现原理，帮助读者更好地领会Socket编程的核心机制。

1. Accept函数概述

Accept函数是TCP服务器端用于接收客户端连接请求的关键函数。当服务器端启动监听后，每当有客户端发起连接请求时，Accept函数将被调用，以接收客户端的连接请求，并创建一个新的socket描述符，用于后续的数据传输。

2. Linux源码分析

下面将以Linux内核版本4.18.0为例，分析Accept函数的实现原理。

2.1 Accept函数定义

在Linux内核中，Accept函数的定义位于文件include/net/socket.h中，如下所示：

SYSCALL_DEFINE3(accept, int, sockfd, struct sockaddr __user *, addr, int, addrlen)
{
    ...
}

其中，参数sockfd描述监听socket的描述符；addr描述客户端的地址信息；addrlen描述客户端地址信息的大小。

2.2 Accept函数调用栈

当调用Accept函数时，会依次调用以下函数：

• socket_wait_for_connect
• sock_do_accept
• sock_accept
• sys_accept

下面分别介绍这些函数的作用。

2.3 socket_wait_for_connect

socket_wait_for_connect函数负责等待客户端的连接请求。当调用此函数时，会进入内核态等待，直到客户端发起连接请求。函数定义如下：

static int socket_wait_for_connect(struct socket *sock, struct sockaddr __user *addr, int addrlen, int flags)
{
    ...
}

在等待过程中，内核会使用select、poll或epoll等机制来检测socket的状态。当检测到连接请求时，函数返回0；否则，返回谬误码。

2.4 sock_do_accept

sock_do_accept函数负责处理客户端的连接请求，创建新的socket描述符。函数定义如下：

static int sock_do_accept(struct socket *sock, struct sockaddr __user *addr, int addrlen, int flags)
{
    ...
}

在此函数中，首先检查socket的状态，确保其处于监听状态。然后，调用sock_alloc函数分配新的socket描述符，并设置其属性。最后，将客户端的地址信息复制到addr参数指向的缓冲区中，并返回新的socket描述符。

2.5 sock_accept

sock_accept函数负责将sock_do_accept函数返回的新socket描述符成为用户态socket描述符。函数定义如下：

int sock_accept(struct socket *sock, struct sockaddr __user *addr, int addrlen)
{
    ...
}

在此函数中，调用copy_to_user函数将新的socket描述符复制到用户态的socket缓冲区中，并返回用户态socket描述符。

2.6 sys_accept

sys_accept函数是系统调用入口，负责将用户态的Accept函数调用成为内核态的处理。函数定义如下：

SYSCALL_DEFINE3(accept, int, sockfd, struct sockaddr __user *, addr, int, addrlen)
{
    ...
}

在此函数中，调用sock_accept函数处理客户端的连接请求，并返回用户态socket描述符。

3. 总结

本文通过分析Linux源码中Socket(TCP)的Accept函数，深入了解了该函数的实现原理。从socket_wait_for_connect到sys_accept，每个函数都扮演着重要的角色，共同完成了客户端连接请求的接收和socket描述符的创建。通过学习这些函数，读者可以更好地领会Socket编程的核心机制，为今后的网络编程打下坚实的基础。

需要注意的是，本文所分析的Linux内核版本为4.18.0，不同版本的内核实现也许存在差异。在实际开发过程中，读者应依实际使用的内核版本进行源码分析。

本文由IT视界版权所有,禁止未经同意的情况下转发